Gelios Energy

13°C
Киев

Назначение
Солнечный водонагревающий коллектор (СВК) предназначен для получения горячей воды заданной температуры путём преобразования потока солнечного излучения в тепловую энергию. В зависимости от инженерного исполнения СВК может быть представлен в моно- или полифункциональном исполнении и обеспечивать следующие потребности:

  • Горячее водоснабжение;
  • Отопление;
  • Устройство теплого пола;
  • Обогрев бассейнов

Отличительные особенности коллекторов

Коллектор улавливает больше энергии, чем видит человек

Основная задача любого солнечного абсорбера - собрать максимальное количество солнечной энергии и преобразовать ее в тепло. С этой задачей на сегодняшний день лучше всего справляются ва¬куумные трубки с многослойным типом покрытия “AL-N/SS/CU”. Несколько слоев покрытия служат для поглощения полного видимого, и что самое важное, инфракрасного спектра излучения длиной волны от 0,3 до 1,3 мкм. Это дает возможность собирать мак¬симально возможное количество энергии, в том чис¬ле рассеянное солнечное излучение. Такое покрытие продолжает эффективно улавливать солнечную энер¬гию даже за счет отраженных от других объектов и рассеянных за счет облачности солнечных лучей.

Рис. Шкала длин волн солнечного излучения, которая демонстрирует возможности сбора энергии не только за счет видимого спектра солнечного излучения.

Работает стабильно в течении всего дня

Благодаря цилиндрической форме трубок солнечные лучи в течение дня падают на равную по пло¬щади поверхность — это как плоский коллектор, который вращается за солнцем. Это дает возможность коллекторам работать стабильно с максимальной мощностью в течение целого дня. Благодаря круглой форме элементов, трубки не укрываются грязью, прекрасно омываются дождем и устойчивы к ударам крупного града.

Рис. Схема улавливания солнечных лучей за счет цилиндрической формы труб.

Отсутствуют теплопотери

Благодаря высокой теплоизоляции вакуумные солнечные коллекторы работают очень эффективно при низких температурах окружающей среды. Преимущество вакуумных коллекторов перед плоскими начинает проявляется при температуре воздуха ниже -5 градусов Цельсия. При отрицательных температурах воздуха вакуумным коллекторам альтернативы нет. На фотографии, сделанной с помощью тепловизора, вы можете увидеть разницу в теплопотерях вакуумного(слева) и плоского(справа) коллекторов. Имея данное преимущество, солнечные тепловые установки на основе вакуумных коллекторов могут применяться как для целей горячего водоснабжения, так и для отопления дома.

Рис. Фотография сделана с помощью тепловизора и демонстрирует разницу в потерях тепла между трубчатым вакуумным коллектором и плоским высокоселективным.

Раньше начинает работу и позже заканчивает

За счет высокой эффективности улавливающего слоя и практически полной теплоизоляции вакуумные трубки в течении дня начинают эффективно собирать тепло несколько раньше, а перестают работать несколько позже плоских коллекторов. Таким образом, вакуумные трубки дольше в течении дня работают с максимальной мощностью.

Сроки окупаемости

Сроки окупаемости солнечных коллекторов - это один из самых важных вопросов который следует изучить для принятия решения о покупке и установке гелиосистемы. Именно этот вопрос одним из первых задают наши клиенты. Мы предлагаем Вам самостоятельно убедится в эффективности и выгодности использования солнечного тепла. Ниже приведена таблица интенсивности солнечного излучения для нескольких городов Украины.

Средний месячный уровень радиации (солнечня постоянная) в городах Украины (кВч/m2/день)*

Средний показатель за последние 22 года

Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Среднегодовой

г.Киев, Широта 50.5 N, Долгота 30.5 E

1.69

2.56

3.15

3.49

4.71

4.19

4.48

4.40

3.14

2.44

1.39

1.44

3.10

г.Львов, Широта 49.5 N, Долгота 24 E

1.66

2.49

2.90

3.23

3.96

3.81

3.90

4.06

3.01

2.34

1.48

1.34

2.85

г.Харьков, Широта 49.59 N, Долгота 46.13 E

1.19

2.18

3.42

4.48

5.65

5.89

5.83

5.05

3.71

2.24

1.27

0.93

3.49

г.Одесса, Широта 46.30 N, Долгота 30.46 E

1.08

1.78

2.68

3.87

5.40

5.70

6.39

5.63

3.96

2.45

1.06

0.87

3.41

г.Тернополь, Широта 49.33 N, Долгота 25.5 E

1.09

1.86

2.85

3.85

4.84

5.00

4.93

4.51

3.08

1.91

1.09

0.85

2.99

г.Ялта, Широта 44.29 N, Долгота 34.9 E

1.27

2.06

3.05

4.30

5.44

5.84

6.20

5.34

4.07

2.67

1.55

1.07

3.58

Введите данные о интенсивности солнечного излечения из таблицы выше, площадь ваших коллекторов, данные о стоимости 1 кВч энергии из таблицы ниже и дважды нажните кнопку "Расчитать". Вы получите данные по экономии энергии в кВч и в денежном выражении.

Уровень Излучения (см. таблицу выше) =

кВч/m2/день

Площадь установленных коллекторов =

m2(1 вакуумная трубка = 0.13м2)

Стоимость энергии =

$/£/€ за 1 кВч

 

                       План производства энергии / экономии средств 

В день = кВч
В месяц = кВч
В год = кВч

= грн/$/£/€
= грн/$/£/€
= грн/$/£/€

Как известно, солнечная энергия бесплатна. Однако, для использования этого ресурса всё же необходимы определённые затраты. Для использования энергии солнечного излучения потребуется:
1) Установка гелиосистемы способной улавливать солнечную энергию и передавать её используемой воде или теплоносителю по средством которого и будет осуществляться нагрев воды. Этот этап включает в себя затраты на приобретение самой системы и затраты на проведение инсталяционных работ (последнее, как правило, необходимо только в случае использования мощных закрытых активных систем, имеющих два контура и работающих при магистральном давлении водопровода).
2) Резервный источник энергии для наиболее эффективного функционирования гелиосистемы. Дело в том, что солнечные установки покрывают лишь часть Ваших энергетических затрат на получение тёплой воды и тепла для отопления помещений. В случае использования открытых пассивных систем дополнительного источника энергии не потребуется, но если речь идёт о более мощных установках, то потребуется резерв. С учётом климатических особенностей региона, характеризующегося умеренным климатом, Вы сможете покрыть примерно 50-70 % своих затрат (в первую очередь в зависимости от сезона), остальные 30 % придётся компенсировать за счёт дополнительного источника энергии (чаще всего это газовый котёл или электронагреватель). Однако даже в этом случае большую часть энергетических затрат можно покрыть неограниченным ресурсом солнечной энергии.

В таблице, приведенной ниже, можно сравнить стоимость энергии, полученной при использовании всех возможных традиционных энергоносителей. Несмотря на относительно невысокую стоимость энергоресурсов в Украине на сегодняшний день, годовые затраты на семью не выглядят такими оптимистичными, как можно было бы ожидать и это при том, что мы находимся на пороге значительного скачка цен энергоресурсов и в первую очередь наиболее широко используемых, таких, например, как природный газ.

Сроки окупаемости оборудования

В зависимости от типа и характеристик выбранного оборудования гелиоустановки окупают себя за срок от 2-х до 5-ти лет.

Следует учесть то, что начальные вложения на установку солнечного коллектора в разы выше по сравнению с традиционными системами теплоснабжения (газовые или электрические котлы) и составляет примерно 80USD за один кВтч энергии (примерно 1900USD за 1кВт мощности системы). Однако дальнейшее использование системы дает возможность получать всю вырабатываемую солнечной установкой энергию бесплатно!. Солнечные коллекторы способны обеспечивать до 100% потребностей в горячей воде и обеспечить от 50% до 70% экономии затрат на отопление. Производительность системы зависит от параметров солнечного излучения в конкретном регионе Украины. Например, для Киева этот параметр равен 3.1 кВтч в день на 1м2 (диапазон значений в течении года от 1.44 до 4.48). Это означает что солнечный коллектор на 30 вакуумных труб (площадь абсорбера 3.9м2) стоимостью 1500$ способен в среднем вырабатывать в Киеве 12.1кВтч в сутки (4412кВтч в год) или в Ялте(3.58кВтч/м2/сутки) 14кВтч в сутки (5100кВтч в год). Что в свою очередь дает возможность окупить вложения в установку солнечной установки в течении 2-5 лет в зависимости от используемого традиционного источника тепла и тарифов на энергоносители (тарифы на электроенергию и природный газ для частных лиц и для организаций отличаются в разы).

Наиболее экономически-эффективная конфигурация солнечных коллекторов в случае необходимости подогрева бассейна. В этом случае используется 100% среднегодовой вырабатываемой энергии, т.к. в летнее время, все избыточное тепло используется для нагрева бассейна.

Сравнение стоимости 1 кВт•час энергии, полученной на основе использования различных энергоносителей

Генерирующая система

Удельная
теплота сгорания, кДж (на м3 или кг)

Тепловая мощность, кВт • час

КПД
системы

Стоимость единицы ресурса, грн.

Стоимость
1 кВт • час

Затраты, грн.
на 1 человека*
(на семью из 5 человек)

сутки

месяц
30 суток

год
365 суток

ГАЗОВАЯ

природный газ, м3

33500

9,31

0,90

0,98

0,12

0,21
(1,05)

6,30
(31,50)

76,65
(383,25)

сжиженный газ, м3

45200

12,56

2,00

0,18

0,32
(1,60)

9,60
(48,00)

116,80
(584,00)

ЖИДКОТОПЛИВНАЯ

дизель, л
(плотность: 0,70)

33600

9,33

0,85

6,70

1,21

2,12
(10,60)

63,60
(318,00)

773,80
(3869,00)

бензин, л
(плотность: 0,75)

33400

9,28

6,20

1,05

1,84
(9,20)

55,20
(276,00)

671,60
(3358,00)

керосин, л
(плотность, δ: 0,80)

43500

12,08

7,00

0,85

1,49
(7,45)

44,70
(223,50)

543,85
(2719,45)

ТВЁРДОТОПЛИВНАЯ

кокс, кг

29300

8,14

0,70

2,25

0,39

0,68
(3,40)

20,40
(102,00)

248,20
(1241,00)

уголь каменный, кг

27000

7,50

0,70

0,13

0,23
(1,15)

6,90
(34,50)

83,95
(419,75)

уголь бурый, кг

13000

3,61

0,40

0,16

0,28
(1,40)

8,40
(42,00)

102,20
(511,00)

торф, кг

12100

3,36

0,23

0,10

0,18
(0,90)

5,40
(27,00)

65,70
(328,50)

дрова, кг

12400

3,44

0,30

0,12

0,21
(1,05)

6,30
(31,50)

76,65
(383,25)

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

электричество,
кВт • час

3600

1

0,99

0,2436

0,25
(для организаций до 1грн.)

0,44
(2,20)

13,20
(66,00)

160,60
(803,00)

* Усреднённое потребление горячей воды 1 человеком в сутки: 50 л (без учёта принятия ванн). Температура исходной воды для нагрева: 15 ?С. Температура горячей воды: 45 ?С. Для нагрева 1 л воды на 1 ?С необходимо затратить 4,19 кДж. Необходимое количество энергии для обеспечения потребностей 1 человека (нагрев 50 л воды на 30 ?С): 50л • 30?С • 4,19 кДж = 6285 кДж. При: 1 кВт • ч = 3600 кДж, получаем: 6285 кДж / 3600сек = 1,75 кВт • час. Для семьи, состоящей из 5 человек: 1,75 кВт • час • 5 = 8,75 кВт • час.

Комплектация гелиосистем

СВК состоит из трех обязательных элементов (вакуумный коллектор, накопительный резервуар и центр управления), обеспечивающих её эффективное функционирование.

Схема солнечного коллектора: 1 – солнечные лучи, 2 – вакуумный коллектор, 3 – датчик температуры № 1, 4 – бак сброса излишнего давления, 5 – центр управления, 6 – контроллер, 7 – электронагреватель, 8 – датчик температуры № 2, 9 – предохранительный клапан, 10 – входное отверстие (холодная вода), 11 – выходное отверстие (горячая вода), 12 – накопительный резервуар с двумя теплообменниками, 13 – основной контур отопления.

Вакуумный коллектор – комплекс вакуумных трубок, преобразующих поток солнечного излучения в тепловую энергию, где осуществляется первичная передача полученного тепла в накопительный резервуар через циркулирующий в системе теплоноситель(незамерзающая жидкость).

Вакуумный коллектор комплектуется 10-30 вакуумными трубками, располагающимися параллельно друг другу. Количество коллекторов СВУ зависит от потребностей, но обычно достаточно 1-2, в отдельных случаях – 4-6 и более (в зависимости от направления использования тепла и нагрузки).

Элементарной единицей преобразования энергии солнечного излучения в тепло являются вакуумные трубки, которые улавливают наиболее ценное с точки зрения получения тепла излучение, а полученное тепло – передают воде, которая непосредственно используется в быту или теплоносителю, посредством которого осуществляется нагрев воды для горячего водоснабжения или отопления.

Существует 4 основных типа вакуумных трубок, которыми комплектуются коллекторы: • Glass simple vacuum tube; • 3-Hi Solar core vacuum tube; • Heatpipe tube; • Super Heat

Накопительный резервуар – бак заданного объёма (как правило, 100-500 л) в котором накапливается тёплая вода, полученная от вакуумных коллекторов. Конструктивно выполнен в виде электрического бойлера с одним или двумя внутренними теплообменными спиралями. Функции накопительного резервуара: 1) накопление горячей воды, 2) сохранение полученного тепла, 3) дополнительный подогрев воды (при необходимости). По умолчанию резервуар комплектуется электронагревателем, но дополнительный подогрев (в случае необходимости) может осуществляться за счёт любой системы энергогенерирования (газ, дизель, уголь, дрова и тд.).

Центр управления (рабочая станция) – комплекс автоматического контроля функционирования вакуумного коллектора и накопительного резервуара, включающий контроллер, датчики температуры и давления, насос и запорные элементы. Позволяет полностью автоматизировать процесс и установить наиболее эффективный режим работы системы в течение суток в зависимости от заданных Вами параметров, что реализуется при помощи микропроцессорного контроллера обеспечивающего следующие функции:

  • • Индикация температуры коллектора, резервуара, обратного потока теплоносителя
  • • Выбор температуры активации принудительной циркуляции теплоносителя и дополнительного подогрева
  • • Выбор временных параметров включения-выключения системы отопления и дополнительного подогрева
  • • Выбор температуры режима антизамерзания
  • • Индикация повреждения датчиков

Принцип работы

В основу функционирования СВК положено четыре базовых процесса: 1) улавливание солнечного излучения; 2) теплообмен; 3) консервация полученного тепла; 4) автоматизированный контроль системы. При этом инженерное решение по реализации этих процессов чётко распределяется в соответствии с элементами СВК. Так, солнечное излучение, попадая на коллектор, проходит через его вакуумную зону и достигает специального покрытия, которое улавливает те волны солнечного излучения, которые несут наибольшую энергию – в первую очередь инфракрасный спектр. В результате чего происходит интенсивный разогрев вакуумного коллектора. В зависимости от типа вакуумных трубок коллектора, полученная энергия передаётся: воде (непосредственно используемой), теплоносителю (вода или антифриз) или металлической пластине. В первом случае полученное тепло непосредственно передаётся воде для её нагрева. Во втором и третьем – используется теплоноситель или теплопередатчик. В качестве теплоносителя может использоваться обычная вода или антифриз (как правило, водный раствор гликоля), а в качестве теплопередатчика медная трубка или алюминиевая пластина.

Далее теплоноситель или теплопередатчик отдаёт полученное тепло воде, используемой для бытовых нужд (горячая вода и/или отопление). Обычно, теплоноситель или теплопередатчик пространственно соприкасаются с медной трубкой (спиральной, U-образной или головчатого типа), которая характеризуется повышенным коэффициентом теплообмена. Именно через медную трубку и осуществляется процесс теплообмена между теплоносителем (теплопередатчиком) и нагреваемой водой. В наиболее простых системах медные трубки отсутствуют, в таком случае процесс теплообмена происходит непосредственно между теплоносителем и нагреваемой водой.

С целью сохранения полученного тепла в СВК используются баки-резервуары, имеющие изоляционный слой, который обеспечивает как можно более продолжительное поддержание внутренней температуры. Для более эффективной координации функционирования наиболее сложные (и одновременно наиболее производительные) СВК комплектуются системой автоматического управления, где осуществляется контроль работы всей установки в соответствии с заданными параметрами, включая выбор оптимального режима работы системы в течение суток, при этом контроллер регулирует поток теплоносителя и определяетнаправление подачи тепла (горячее водоснабжение и/или отопление). Для бесперебойного функционирования СВК могут комплектоваться дополнительными источниками энергии, например: традиционный водонагреватель, работающий на электричестве, газе, жидком (дизель) или твёрдом (уголь) виде топлива, что обеспечивает наиболее высокую эффективность использования в зимнее время, когда нагрузки наиболее высоки, а также ночное время или облачную погоду, при этом альтернативный источник энергии используется лишь для поддержания заданных параметров.

Инсталяция

СВК могут устанавливаться на любом более или менее освещённом пространстве: как горизонтальном – крыши зданий, техплощадки, так и вертикальном – балконы. При этом экспозиция (север-юг) и угол наклона (0-90?) оказывают значение на эффективность работы всей системы. Следует учесть, что функционирование системы возможно в любое время года и погоду, однако наибольшая производительность СВК приходится на период весна-осень. Поэтому при комплектации СВК необходимо учитывать их минимальную производительность, рассчитанную на холодный период года, когда количество солнечной энергии снижается, а потребность в тепловой энергии – возрастает.

СВК могут работать в открытом автономном режиме (например: прямой подогрев воды для пассивного горячего водоснабжения), но наиболее распространённые и эффективные типы установок – закрытые, двухконтурные, функционирующие при магистральном давлении водопровода и имеющие дополнительный источник энергообеспечения. Первый вариант – так называемые сезонные установки, функционирующие в тёплый период года, они популярны для применения в дачных посёлках. Второй вариант – всесезонные установки, обеспечивающие круглогодичное обеспечение теплом.

Классификация СВК

СВК классифицируются на 2 типа (активные и пассивные) в зависимости от способа циркуляции нагреваемой жидкости и имеют 2 варианта исполнения (прямые и косвенные) в зависимости от наличия или отсутствия теплоносителя.

Типы СВК:

Пассивные – циркуляция жидкости осуществляется за счет конвективных потоков. В основе этого процесса лежит явление естественной конвекции – стремление тёплых масс воды вверх. При нагреве воды её объём несколько увеличивается, а плотность и удельная масса снижаются – вода становиться легче и восходящими потоками поднимается по коллектору в верхнюю часть бака. В свою очередь холодная вода постепенно перетекает в коллектор, где также нагревается. Так происходит циркуляция водных масс в системе. С этим явлением мы сталкиваемся в жаркую погоду – когда влага испаряется с поверхности Земли, достигая верхних слоёв тропосферы, водные массы собираются в облака, охлаждаются и выпадают в виде дождя.

Активные – для циркуляции жидкости через коллектор используют электрический насос, дополнительным оборудованием является контроллер и клапаны. При этом насос используется в случае необходимости интенсификации производства горячей воды, часто достаточно только естественной конвекции.

Таблица сравнения особенностей использования
пассивных и активных СВК

Пассивные системы

Активные системы

позитив

негатив

позитив

негатив

1. Меньшая стоимость и затраты при эксплуатации и обслуживании.
2. Независимость от наличия электрической энергии, используемой для работы циркуляционного насоса и контроллера.
3. Надёжность, долговечность и лёгкость в эксплуатации.

1. Меньшая производительность за счёт пассивной циркуляции жидкости.
2. Бак имеет строгое размещение – выше коллектора и непосредственно примыкает к нему.

1. Большая производительность за счёт активной циркуляции жидкости.
2. Расположение бака не требует строгого размещения, поэтому системы легче модифицируются чем пассивные.

1. Большая стоимость и затраты при эксплуатации и обслуживании.
2. Зависимость от наличия электрической энергии, используемой для работы циркуляционного насоса и контроллера.
3. Более требовательны в эксплуатации.

Варианты исполнения СВК:

Прямые – в системе циркулирует вода, используемая непосредственно для горячего водоснабжения (открытый контур).

Косвенные – в системе циркулирует теплоноситель (вода или антифриз), который через теплообменник нагревает воду, используемую для горячего водоснабжения (закрытый контур).

Таблица сравнения особенностей использования
прямых и косвенных СВК

Прямые системы

Косвенные системы

позитив

негатив

позитив

негатив

1. Более дешёвые и лёгкие в эксплуатации в сравнении с активными косвенными СВУ.

1. Ограничения по жёсткости и химическому составу растворённых в воде солей и др. веществ, т.к. последние могу вызывать коррозию коллектора.
2. Климатические ограничения (эффективны только в тёплых регионах).
3. Сезонные ограничения (эффективны только в тёплый сезон).
4. Повреждаются при понижении температур до -25 °С.

1. Менее зависимы от жёсткости и химического состава растворённых в воде солей и др. веществ.
2. При использовании в качестве теплоносителя антифриза не повреждаются при значительном снижении температуры в зимнее время года.
3. Менее требовательны к климатическим условиям и сезонным изменениям.

1. Большая стоимость при покупке и установке, большие затраты при эксплуатации и обслуживании. Затраты значительно возрастают при использовании в качестве теплоносителя антифриза.

Общий эффект использования СВК:

1. Получение альтернативного источника неограниченной, экологически чистой бесплатной энергии.
2. Обеспечение потребностей в горячей воде для бытовых нужд (даже в местах отсутствия магистрального водопровода).
3. Полное или частичное обеспечение потребностей отопления (осенне-весенний период – до 80 %) (зимний – до 50 %).
4. Снижение уровня потребления традиционных энергоресурсов, а следовательно, и финансовых затрат.

Предлагаемые модели солнечных водонагревательных систем

В каталоге нашей продукции представлено 2 модификации установок, предназначенных для обеспечения горячего водоснабжения и отопления, в соответствии с предполагаемой нагрузкой:
• Закрытая активная с одним теплообменником в баке
• Закрытая активная с двумя теплообменниками в баке

Вы можете рассчитывать на индивидуальный подход. Инженеры нашей компании готовы рассмотреть Ваши пожелания по комплектации СВК и воплотить их в кротчайшие сроки. Специальные предложения для оптовых покупателей оборудования и диллеров.